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Un resumen de un estudio donde se evaluaba los efectos de los diferentes colores, acabados y proporción de combinaciones de superficies de madera en la percepción humana.


Bosc d’en Pep Ferrer – Imagen de Marià Castelló Architecture

 

Vivienda en Alicante – Imagen de Egoin

 

Está claro que la madera, como material “natural” que es, generalmente se prefiere a otros materiales de construcción (véase el estudio de Burnard et al. 2015). Y, también, el efecto de los espacios interiores de madera en la salud fisiológica, así como en el confort visual (véase Tsunetsugu et al. 2007). Su uso en el mobiliario, así como en las paredes y los suelos, crea ambientes interiores “revitalizantes” que son cálidos, agradables, reducen el estrés y mejoran el bienestar psicológico y el confort. Tsunesugu et al. concluyeron que el ratio de madera, el ratio del área cubierta con material de madera respecto al área total del techo, paredes y suelo de la habitación, que más impacto tenía en cuanto a efectos psicológicos era del 45 %.

Imagen de Tsunesugu et al.

Con la expansión de la construcción en madera, sobre todo con la masiva basada en la madera contralaminada, se han incrementado los ambientes con una notable superficie de madera expuesta. Pero, ¿cómo impactan los entornos de madera con luz natural en la percepción y el bienestar humanos?

Un estudio científico canadiense de Poirier et al. 2019, Wood perception in daylit interior spaces: An experimental study using scale models and questionnaires, en el marco de la Escuela de Arquitectura de la Universidad de Laval, Québec, ofrece unas respuestas.

Introducción

Como se plantea en la introducción de dicho estudio:

…la madera se comercializa con una notable gama de tonos y acabados que crean ambientes que varían de oscuros a claros y de tonos más cálidos a más fríos (Jafarian et al. 2016; Poirier et al. 2017). Los colores de las superficies interiores tienen un impacto en el bienestar emocional y el estado de ánimo de los habitantes. Por lo tanto, los colores de los acabados de la madera podrían crear potencialmente ambientes que modificarían la percepción de los habitantes del espacio. La posición de la superficie de la madera (techo, suelo, paredes), así como su relación superficie/espacio pueden crear además varios ambientes que podrían afectar potencialmente a la percepción y satisfacción humanas. Finalmente, en entornos reales, la luz natural crea varios ambientes visuales a lo largo del día dependiendo de las condiciones del cielo y la trayectoria del sol.

[Puede verse un resumen del estudio piloto Poirier et al. 2017 y de Jafarian et al. 2016 al final de este post, en los anexos. Aunque no se menciona en este estudio, es recomendable el estudio de Jafarian et al. 2017. También al final.]

La comparación sistemática de cinco modelos a escala de madera diferentes en cuanto a acabados de la superficie de madera, proporción y emplazamiento fue realizada por [el estudio piloto de] Poirier et al. 2017 sobre la base de los resultados de un estudio anterior (Jafarian 2016). En resumen, se analizaron y compararon modelos con aberturas en el sudeste en términos de tonalidad, brillo y contraste bajo las mismas condiciones climáticas y de luz diurna. Los datos meteorológicos se recogieron de acuerdo con la cobertura de nubes, el espesor de las nubes y la iluminancia. Los resultados mostraron que la nubosidad del cielo y la altitud del sol tienen un impacto en los ambientes visuales: como el sol de la mañana entrando completamente en los modelos a escala creó atmósferas más cálidas, el cielo despejado de la tarde sin penetración directa del sol creó ambientes más fríos, similares a los ambientes bajo cielos nublados. Además, el color del acabado interior tuvo un impacto considerable en los ambientes visuales. Los modelos de roble amarilentos crearon atmósferas cálidas, que cambiaban a lo largo del día y en relación con las condiciones meteorológicas, mientras que los modelos grisáceos tendían a ser más fríos, creando atmósferas aburridas e inalterables. Sin embargo, si esos estudios evaluaban el impacto de la diversidad de la iluminación natural en diversos espacios de madera, no se estudiaba la percepción visual y la satisfacción de los habitantes de esos espacios.

El objetivo principal de esta investigación fue, por lo tanto, explorar los efectos de los diferentes colores, acabados y proporción de combinaciones de superficies de madera en la percepción humana. Más específicamente, la investigación implicó la comparación simultánea de cinco diferentes modelos interiores a escala de madera por los participantes bajo la luz natural de la latitud norte en términos de su apreciación, confort visual y bienestar. Investigaciones anteriores de los autores (Poirier et al. 2017) sugirieron que la diversidad de ambientes creados por la luz natural a lo largo del día debería afectar la percepción del color y ayudaron a formular las hipótesis de esta investigación. La hipótesis principal establece que los encuestados deben percibir y evaluar de manera diferente los diferentes modelos a escala de madera. Las hipótesis específicas establecen que los resultados de los cuestionarios para los participantes que experimentan espacios bajo cielos nublados y cielos despejados deberían mostrar claras diferencias. Además, la notable diversidad en cuanto a la luz y el tono, que puede encontrarse en los cinco modelos, debería permitir diversas reacciones y niveles de apreciación de los participantes. La utilización de un cuestionario original y especialmente concebido que permita evaluaciones cualitativas y cuantitativas adaptadas al contexto de la investigación también debería permitir llegar a conclusiones más completas.

Un inciso sobre la luminosidad y las condiciones meteorológicas. Este es un estudio efectuado en una ciudad como Québec (latitud: 46°49′ N) que se supone que tiene la luminosidad típica de las latitudes nórdicas. Sabemos que Canadá está más al norte que Estados Unidos. Pero, en realidad, como se explica aquí, gran parte de Europa coincide con la parte más habitable de Canadá.

Imgen de David Taylor

O sea, que Windsor, la ciudad más meridional de Canadá, coincide con el norte de España. Y desde el punto de vista demográfico, comparando la población relativa por latitud, la latitud media de la población de Europa es casi 4 grados mayor que la del Canadá, es decir, unos 400 km.

Imagen de David Taylor

El experimento

Para hacer el experimento los investigadores fabricaron 5 maquetas o modelos físicos a escala 1:10. Una escala “que se demostró que producían resultados similares a un modelo a escala 1:1 en términos de patrones luminosos y calidad visual de los ambientes”.

Cada maqueta o combinación de materiales tenían que cumplir las siguientes condiciones:

– cada modelo debe incluir un suelo de madera;

– la pared frontal centrada debe pintarse de blanco para producir un punto de referencia relativamente uniforme en cuanto a la reflexión de la luz y el tono;

– y el espacio debe incluir una proporción de superficies de madera situada entre el 35% y el 85%.

La siguiente figura muestra la selección y los conceptos de cada modelo físico:

Selección de superficies de madera, ubicación y combinación de colores de los modelos a escala

Luego se elaboró un cuestionario estructurado en cuatro secciones:

– la percepción y apreciación de los observadores de cada modelo evaluado por separado;

– comparación y clasificación de los modelos;

– la situación demográfica y personal de los participantes;

– y, por último, preguntas abiertas sobre la percepción general de los espacios de madera.

Los investigadores advierten de que los encuestados eran principalmente estudiantes o profesores del departamento de arquitectura que “tienen una forma muy particular de percibir los espacios que puede diferir de la población en general”.

La encuesta se hizo durante el equinoccio de primavera.

Observador mirando dentro del modelo (izquierda). Configuración experimental con los cinco modelos a escala alineados en el estacionamiento, orientados al sudeste, con observadores (derecha).

Los resultados

Apreciación global:

Los resultados de la apreciación global muestran un efecto significativo para la interacción entre el género y los modelos de escala así como para la secuencia de observación.

Los resultados de la apreciación variaron entre mujeres y hombres según el tipo de modelo. Dos modelos, el modelo A, de color grisáceo, y el modelo E, de color oscuro, presentaron una diferencia de apreciación global significativa. A las mujeres les gustaba el modelo A y les digustaba enormemente el modelo E. Pero los hombres eran más moderados en sus opiniones, “con una apreciación media tanto para el Modelo A (60%) como para el Modelo E (50%).”

Los resultados variaron entre mujeres y hombres según el tipo de modelo. “Los hombres y las mujeres tienden a tener una forma diferente de percibir el espacio”.

También se ha apreciado que “la secuencia en que los observadores experimentaron los espacios puede afectar a su apreciación de los ambientes visuales.

Tareas visuales:

La aplicabilidad elegida de cada actividad potencial fue muy variable dependiendo de los cinco modelos a escala. El efecto de la puntuación de la maqueta no fue estadísticamente significativo para las siguientes tareas visuales: sala, sala de relajación, pasillo, vestíbulo, café, museo, laboratorio y taller.

La mayoría de la gente asoció el modelo E con un pub. El modelo C, seguido de cerca por el B y el D, se asoció con una sala de estar. El modelo B se asoció con una biblioteca.

Se observa una tendencia para las siguientes tareas: tienda, aula, oficina, sala de reuniones, lectura/escritura y biblioteca. Estas actividades están relacionadas con tareas más cognitivas y visuales a pequeña escala, que están relacionadas con el trabajo y la concentración. Los modelos C y B, más brillantes, fueron los más seleccionados, destacando que los participantes tienden a preferir espacios claros y luminosos para las tareas de actividades comunes.”

El modelo B se asoció con una biblioteca. El modelo C se asoció con las tareas más exigentes en términos de luminosidad, como un aula. Ya en el estudio de Poirier et al. 2017se demostró que el Modelo C corresponde al modelo más brillante y al más cálido. Así pues, la gente tiende a preferir este tipo de ambiente para las tareas cognitivas y extremadamente precisas, mientras que los ambientes oscuros como el Modelo E y el Modelo A no suelen asociarse con estas tareas visualmente exigentes.

La interacción de la tarea visual y la puntuación de los ambientes asociados

Satisfacción visual:

Hay una interacción significativa entre los modelos a escala y los conceptos visuales. “Por lo tanto, el modelo de escala cálida y brillante C, así como los Modelos B y D fueron considerados como más cómodos visualmente que los oscuros modelos A y E”.

Resultados de satisfacción visual de los observadores para cada modelo

Para el segundo tipo de análisis, la satisfacción visual en relación con las variables de género, edad y campo de estudio, así como la nubosidad y la secuencia de observación se realizaron para cada concepto. El factor de satisfacción visual “luz” fue significativamente diferente entre hombres y mujeres, al contrario que con el factor “color”.

Color

El concepto de “color” incluía los siguientes pares de adjetivos: “cálido/frío”, “brillante/oscuro” y “feliz/triste”. Los resultados mostraron que el Modelo C recibió la mejor puntuación y por lo tanto fue considerado el “más cálido”, “más brillante”, con colores “felices”.

Luz

El concepto “luz” incluía los adjetivos “uniforme/variable”, “claro/oscuro” y “suficiente/insuficiente”. El modelo C fue más puntuado y, por lo tanto, “se refiere a una “luz” “uniforme” considerada “suficiente” en términos de entorno de luz diurna”. Le siguieron los modelos D, C y A. El modelo E fue el menos puntuado y, por lo tanto, se correspondía con un entorno “variable”, “oscuro” e “insuficiente” en cuanto a la luz.

Confort visual

El concepto “confort visual” incluía los adjetivos “cómodo/deslumbrante”, “conveniente/inconveniente”, “estimulante/monótono” y “productivo/inproductivo”. Los modelos C y B recibieron las mejores puntuaciones y fueron considerados “cómodos”, “convenientes”, “estimulantes” y “productivos”.

Bienestar percibido

El concepto de “bienestar” incluía los adjetivos “tranquilo/estresante” y “agradable/desagradable”. Los resultados muestran que el concepto “bienestar” podría redefinirse utilizando otros adjetivos para alcanzar una coherencia interna. El cuestionario se centró en la percepción de los encuestados sobre la forma en que el entorno puede afectar a su bienestar, en lugar de en indicadores reales de bienestar psicológico que podrían haberse medido en un espacio real.

Naturalidad

El concepto de “naturalidad” se incluyó en un solo par de adjetivos “natural/artificial”. Los modelos C, B y D se consideraron los entornos más “naturales”, aunque sus puntuaciones fueran moderadas.

Simbolismo

El concepto “simbolismo” incluye el único par de adjetivos “tradicional/moderno”. Los modelos D y C se consideraban los entornos más “tradicionales”.

Clasificación de los modelos a escala

Se puede decir que los modelos B y C son los dos preferidos, mientras que el modelo E es el menos preferido.

Preguntas cualitativas

La pregunta de clasificación fue seguida de una pregunta abierta cualitativa en la que se invitaba a los participantes a explicar su elección preferida y la menos preferida.

Un procedimiento de minería de textos ayudó a clasificar las diferentes palabras en seis categorías de satisfacción visual (véase la siguiente tabla). Los términos más repetidos se relacionaron a menudo con los conceptos de “color” y “luz”, lo que confirma su importancia determinante a la hora de comparar los espacios. La naturalidad era el concepto menos repetido.

Datos cualitativos de los modelos preferidos y menos preferidos clasificados en categorías de satisfacción visual

El modelo E, con su techo, paredes y suelos de nogal oscuro, era el menos preferido por su luz, considerado como “oscuro”, “no luminoso”, con “colores demasiado oscuros”. Este ambiente se percibía como “desagradable”, “estresante”, incluso “aterrador”, con una atmósfera “estrecha”, “opresiva” y “confinada”. Se asociaba con una falta de naturalidad, incluyendo impresiones como “materialidad falsa y artificial”, con una presencia de “demasiada madera” en el espacio. Sin embargo, este entorno era a menudo preferible para las “actividades nocturnas”. El modelo C, con su suelo desnudo, paredes y techo blancos, era preferido sobre todo por su atmósfera “luminosa”, “brillante”, así como por sus colores “cálidos”, “claros” y “soleados”. El ambiente se consideraba “agradable”, “cómodo” y “estimulante” para trabajar, así como “natural” y “armonioso”. El modelo B se caracterizaba por ser “luminoso” y “brillante” y era apreciado por su abundancia de luz. También se apreciaba especialmente la combinación de colores gris y roble: la gente disfrutaba del “equilibrio” y la “complementariedad” de los colores, así como de la “disposición de los colores”. Este ambiente se sentía como “agradable”, “tranquilo”, “moderno” y “puro”.

El cuestionario terminaba con una pregunta abierta: “¿Aprecia la presencia de la madera en un espacio? Si es así, ¿por qué?“. Los 80 participantes (100%) respondieron positivamente.

Las palabras relacionadas con el color correspondieron al 29% de las explicaciones desarrolladas por los observadores. La principal razón para la apreciación de la madera en el espacio fue que es “cálida” y crea “ambientes cálidos”. Además, la madera se aprecia debido al “tono de la especie de madera” y a los “colores claros”, especialmente cuando “contrastan con las paredes blancas”. La luz así como confort fueron las palabras correlacionadas menos enunciadas. Se reconoció que la presencia de la madera tenía un impacto en el bienestar psicológico percibido que se podía experimentar en un entorno real, al tiempo que creaba entornos “descansados”, “alegres”, “tranquilos” y “relajantes”. La naturalidad también aparece como un factor importante: la gente considera la madera como “natural”, “respetuosa”, creando ciertos “vínculos/conexiones con la naturaleza”.

La gente también tiende a preferir la “madera inalterada”. El simbolismo de la madera fue uno de los factores de preferencia más importantes para los participantes por su “belleza y estética”. La madera es considerada como un “atractivo”, “rico”, “polivalente” y “material noble”. Algunas personas también asociaron este material con recuerdos de “infancia”, “protección” y “hogar”. Sorprendentemente, también se mencionó un número sustancial de palabras que no estaban relacionadas con los seis conceptos de satisfacción visual. Esas palabras se referían a otros conceptos como “textura”, “defectos de los granos”, “calor al tacto”, “contacto con los pies”, “olor” y “suavidad”. Esto permite la hipótesis de que los conceptos de satisfacción visual no incluían otros sentidos como el olfativo y el táctil, y se refiere al complejo y más completo concepto de percepción ambiental que podría investigarse en futuros estudios.

Aspectos cualitativos relacionados con la apreciación de la madera en relación con las categorías de satisfacción visual
Los principales factores que los participantes calificaron como razones para apreciar la madera

Apreciación de los modelos de escala.

Modelo A

El modelo A “artificial” y “moderno”, con paredes grises, suelo gris y techo blanco, fue moderadamente apreciado. Los anteriores análisis de iluminación (Poirier et al. 2017) describieron este entorno como “oscuro”, “apagado” y “frio”. Fue el único modelo que no sufrió un cambio significativo en los ambientes visuales a lo largo del día: el sol de la mañana, la tarde y el cielo nublado crearon atmósferas similares por su tono, contraste, brillo y saturación. Es uno de los menos preferidos, seguido por el Modelo E. Los resultados de las tareas visuales mostraron que este modelo se asocia moderadamente con la mayoría de las tareas, lo que indica que este tipo de espacio es versátil y no sólo se asocia con un tipo de tarea, sino que también muestra que puede no ser el más apreciado en la vida cotidiana. El modelo A también recibió una de las puntuaciones más bajas en satisfacción visual, y fue considerado como el más “artificial”, en relación con un entorno “moderno”.

Modelo A – adjetivos cualitativos más citados por los participantes

Modelo B

El “luminoso” y “agradable” Modelo B, que presentaba una combinación de colores de paredes blancas, suelo gris y techo de roble, era uno de los más apreciados junto con el Modelo C. Este entorno era uno de los más brillantes y menos contrastados. Su combinación de colores ayudó a crear un ambiente moderadamente cálido (Poirier et al. 2017). El modelo fue igualmente apreciado por ambos géneros, mostrando que el ambiente era generalmente apreciado. Las respuestas de las tareas visuales asocian altamente este modelo con actividades comunes y cognitivas, como “sala de reuniones”, “biblioteca” y “oficina”.

Este hallazgo confirma que se prefieren los entornos brillantes para las tareas relacionadas con la concentración y la atención. El factor de satisfacción visual general fue positivo para este modelo, y recibió la mejor puntuación para el bienestar percibido. Las respuestas cualitativas de los participantes ayudaron a explicar por qué este entorno era uno de los más apreciados. Se describió como “luminoso”, “brillante”, “agradable” y “moderno”. Su combinación de colores también fue apreciada por su “equilibrio” y “complementariedad”.

Modelo B – adjetivos cualitativos más citados por los participantes

Modelo C

El Modelo C, “cálido” y “estimulante”, con suelo de madera y roble, paredes y techo blancos, era uno de los preferidos junto con el Modelo B. El análisis de la iluminación (Poirier et al. 2017) describió este entorno como el más cálido, brillante y menos contrastado. Además, los ambientes visuales del Modelo C eran significativamente diferentes a lo largo del día, dependiendo de la nubosidad del cielo y la posición del sol.

Incluso si la secuencia de observación parecía producir un impacto en su apreciación global, hombres y mujeres lo apreciaban por igual. Fue el más asociado para actividades comunes, de pequeña escala y tareas cognitivas, como “aula”, “lectura/escritura” y “sala de fitness”. Esto sugiere que este tipo de actividades se asocian con ambientes brillantes y cálidos. El modelo C recibió puntuaciones notablemente positivas en cuanto a la satisfacción visual asociada con el “color” y el “factor luz”, y fue considerado uno de los espacios más “tradicionales”. Las preguntas abiertas proporcionaron razones adicionales para que los participantes calificaran este modelo como su favorito/preferido: se describió como “luminoso”, “brillante”, “cálido”, “soleado”, “cómodo”, “estimulante”, “natural” y “armonioso”.

Modelo C – adjetivos cualitativos más citados por los participantes

Modelo D

El Modelo D “oscuro” y “cálido”, con un ambiente de colores combinados, muy similar al Modelo C pero con un suelo de roble y un techo de nogal oscuro, fue moderadamente apreciado. El análisis de la iluminación (Poirier et al. 2017) lo calificó como uno de los más oscuros y contrastados.

Las respuestas de las tareas visuales también mostraron resultados moderados, destacando que este tipo de ambiente podría utilizarse para muchos tipos de actividades, pero no sería apreciado por la mayoría de las personas.

Los conceptos de satisfacción visual indicaron resultados bastante positivos que eran similares a los del Modelo B en cuanto a colores, confort visual, bienestar percibido y naturalidad. Sin embargo, si este modelo era similar al Modelo C, el techo oscuro tenía un mayor impacto en la apreciación global de los participantes. Este modelo fue considerado uno de los más “tradicionales”.

Modelo D – adjetivos cualitativos más citados por los participantes

Modelo E

El Modelo E “oscuro” y “aterrador”, con paredes, suelo y techo de nogal oscuro, se percibía como el más oscuro y, por consiguiente, el menos preferido. También era uno de los más contrastados, ya que los ambientes diferían notablemente bajo cielos nublados y claros (Poirier et al. 2017). Los análisis clasificaron este modelo como el menos preferido, con su nivel de apreciación global notablemente diferente para las mujeres, a las que les gustaba mucho este ambiente, y para los hombres, a los que les gustaba moderadamente. A nivel global, la mayoría de las tareas visuales no estaban asociadas a este entorno, especialmente aquellas con altas necesidades de iluminación. Sin embargo, esta atmósfera oscura obtuvo altas puntuaciones en tareas visuales como “descanso”, “pub”, “restaurante” y “café”. El modelo E también recibió las puntuaciones más bajas en conceptos de satisfacción visual como “color”, “luz” y “comodidad visual”. Fue considerado uno de los más “artificiales” y “modernos”. Las respuestas cualitativas de los participantes destacaron que este entorno era el menos preferido porque era “oscuro”, “no luminoso”, “desagradable”, “estresante”, “aterrador”, “opresivo”, y producía una atmósfera “confinada”.

Modelo E – adjetivos cualitativos más citados por los participantes

 

CONCLUSIONES

1. Esta investigación muestra claramente que la evaluación del espacio se ve muy afectada por el ambiente general así como por las superficies interiores.

2. Los espacios cálidos, luminosos y claros pueden mejorar la concentración y las tareas cognitivas de los habitantes, mientras que los espacios oscuros y contrastados pueden reducir considerablemente la comodidad y el bienestar psicológico de los habitantes.

3. Los hombres y las mujeres tienden a percibir y apreciar los espacios de manera diferente, mientras que el orden en que se experimentan los espacios tiende a afectar a la satisfacción visual general de los participantes.

4. La percepción y apreciación humanas de un espacio puede depender de muchos factores, como la experiencia de los usuarios, la personalidad y los gustos personales. Por lo tanto, los colores y acabados de las superficies de madera deben ser elegidos cuidadosamente por los arquitectos y diseñadores. Además, deben adaptarse a la tarea o actividades visuales que se vayan a experimentar en un espacio determinado.

 


Los autores de este estudio han advertido de que se necesitarían más estudios para investigar el impacto de otros tipos de madera de uso común en la calidad del ambiente construido. Además, deberían explorarse nuevas investigaciones con modelos físicos reales para investigar la experiencia visual percibida bajo cielos reales.


Bedford Christ Church Halls by David Grindley Architects and Smith & Wallwork Engineers – Imagen de Egoin

Referencias:

Burnard et al. 2015:

Burnard, M. D., Nyrud, A. Q., Bysheim, K., Kutnar, A., Vahtikari, K., and Hughes, M. (2017). Building material naturalness: Perceptions from Finland, Norway and Slovenia, Indoor and Built Environment, 26(1), 92-107. https://doi.org/10.1177/1420326X15605162

Poirier et al. 2017:

Poirier, Geneviève & Demers, Claude & Potvin, André. (2017). Experiencing Wooden Ambiences with Nordic Light: Scale Model Comparative Studies under Real Skies. Bioresources. 12. 1924-1942. https://doi.org/10.15376/biores.12.1.1924-1942

Poirier et al. 2019:

Poirier, G., Demers, C. M. H., and Potvin, A. (2019). “Wood perception in daylit interior spaces: An experimental study using scale models and questionnaires,” BioRes. 14(1), 1941-1968.

Jafarian 2016:

Jafarian, Hoda. “Lighting ambiances and materialities of wood in architecture : a comparative evaluation of the quality of spaces in relation to interior finishes.” (2016).

Jafarian et al. 2016:

Jafarian, Hoda & Demers, Claude & Blanchet, Pierre & Landry, Véronic. (2016). Impact of Indoor Use of Wood on the Quality of Interior Ambiances under Overcast and Clear Skies: Case Study of the Eugene H. Kruger Building, Québec City. Bioresources. 11. 1647-1663. https://doi.org/10.15376/biores.11.1.1647-1663

Jafarian et al. 2017:

Jafarian, Hoda & Demers, Claude & Blanchet, Pierre & Landry, Véronic. (2017). Effects of interior wood finishes on the lighting ambiance and materiality of architectural spaces. Indoor and Built Environment. https://doi.org/10.1177/1420326X17690911

Tsunesugo et al. 2007:

Tsunetsugu, Y., Miyazaki, Y. & Sato, H. Physiological effects in humans induced by the visual stimulation of room interiors with different wood quantities. J Wood Sci 53, 11–16 (2007). https://doi.org/10.1007/s10086-006-0812-5


 

 

 

Anexos

Jafarian et al. 2016:

Impact of indoor use of wood on the quality of interior ambiances under overcast and clear skies: case study of the Eugene H. Kruger Building, Québec City.

En las ciudades de clima septentrional, donde predominan los cielos nublados, los espacios interiores pueden parecer sombríos o apagados, ya que la luz natural es blanca y uniforme. No obstante, se observa que las superficies de madera tienden a crear espacios más cálidos y brillantes en condiciones de cielo cubierto. Los objetivos de esta investigación eran dobles. El primero era evaluar la calidad de los espacios de madera bajo dos condiciones de cielo en términos de color, brillo y contraste. El segundo objetivo era investigar la cantidad de luz diurna de los espacios de madera bajo condiciones de cielo difuso y claro. Esta investigación aborda cuestiones relacionadas con los efectos cuantitativos de la madera en la distribución de la luz natural, el confort visual y la diversidad de luminancia.

Conclusiones:

Resultados visuales del análisis del fotómetro Photolux: imagen de alto rango dinámico (HDR) (izquierda), modo de escala de grises (medio) e imágenes de color falso (derecha) de los puntos de vista seleccionados

El aumento de las superficies de madera de abedul amarillo en el espacio disminuyó tanto el contraste como las sombras duras, al tiempo que aumentó el brillo y los valores de luminosidad.

Los espacios de madera eran más brillantes bajo el cielo nublado que bajo el cielo despejado y, por lo tanto, disminuyen la demanda de energía eléctrica.

Aunque la luz solar directa aumentaba la temperatura del color y ayudaba a crear un ambiente cálido, el impacto del abedul amarillo optimizaba la calidad del espacio al aumentar su temperatura de color, que alcanzaba niveles aún más altos que el efecto de la luz solar directa.

– El estudio sugiere que el estudio de las características visuales de un ambiente interior necesita un análisis detallado, que debe tener en cuenta varios aspectos como la época del año, el uso del espacio y el clima.

– Se necesitarían más estudios para investigar el impacto de otros tipos de madera de uso común en la calidad del ambiente construido. Al fomentar la consideración del uso del espacio y la situación climática, esta información debería ayudar a los diseñadores y arquitectos a elegir la cantidad y el tipo de madera necesarios para dar al interior el ambiente que tienen en mente.

 

 

Jafarian et al. 2017

Effects of interior wood finishes on the lighting ambiance and materiality of architectural spaces.

Esta investigación estudia la influencia de la materialidad de la madera en relación con la creación de ambientes de iluminación específicos en la arquitectura. En particular, se centra en el impacto de los paneles decorativos de madera para interiores en la creación de la diversidad de la iluminación natural en el espacio interior y el potencial para mejorar la calidad de la iluminación natural y la eficiencia energética. La investigación subraya el papel de la materialidad de la madera en la consecución de la diversidad luminosa y la creación de ambientes interiores visualmente confortables.

El estudio condujo a cuatro conclusiones clave.

1. Esta investigación muestra que la instalación de madera de color brillante, como el roble en las superficies interiores, favorece una penetración más profunda de la luz del día en el espacio, lejos de la ventana. La comparación de los DF (Factor de Luz Diurna) y los patrones de distribución de la luz que se producen entre dos ambientes arquitectónicos muestra que el uso del revestimiento de madera gris de Cape Cod (DF 5,6%) proporcionaría un equilibrio más equitativo de la luz en todo el espacio y produciría una mayor uniformidad de la iluminación. Sin embargo, el uso de Nogal Oscuro (DF 4,7%) reduciría los valores de DF en comparación con otros acabados, y también podría afectar al patrón de distribución de la luz, que de este modo se volvería no uniforme. Esto ilustra la importancia del revestimiento de la madera en la creación de un ambiente eficiente desde el punto de vista energético, al crear potencialmente un ambiente más brillante y reducir la demanda de energía eléctrica.

2. A diferencia de lo que se esperaba, el uso de un Nogal Oscuro de alto brillo en el techo crearía un ambiente más brillante en comparación con una aplicación en el suelo. En términos de calidad del espacio, la madera de color oscuro con un alto brillo en el techo podría cambiar la percepción del espacio reflejando la luz que viene de la ventana, dando la impresión de que la ventana se ha agrandado verticalmente. Los arquitectos y diseñadores pueden beneficiarse de estas características de una madera de color oscuro para crear un espacio eficiente en cuanto a la energía, al tiempo que enriquecen sus aspectos visuales.

3. Se estudió la relación entre el color y el tipo de madera en la temperatura del color del ambiente de la iluminación. El color amarillento de la madera (Roble) se mostró para mejorar el efecto de un ambiente más cálido. El acabado de roble se demostró que aumenta la temperatura de color del espacio en un 300% cuando se aplica en el suelo que en el techo. Este hallazgo es especialmente crítico en los países nórdicos y de clima frío con cielos predominantemente nublados, en los que la posibilidad de crear un ambiente apagado, sombrío o incluso frío con una iluminación uniforme es alta.

4. Esta investigación muestra el impacto de la materialidad de la madera en el brillo y el contraste, dos de las variables más influyentes de los ambientes de iluminación. Se examinó principalmente el impacto del material de las paredes de madera en relación con las superficies blancas generalizadas en espacios con iluminación diurna. La investigación hace hincapié en que conocer el impacto del tipo de madera y su posición en los valores de brillo y contraste puede ayudar a los diseñadores y arquitectos a predecir los ambientes de iluminación. Por ejemplo, el uso de nogal oscuro en la pared que da a la ventana podría aumentar los valores de brillo y contraste. Sin embargo, cuando el Nogal Oscuro se sustituye por un acabado de madera de alto brillo, los valores de brillo (luminancia) así como de contraste (sombras duras) se reducirían ambos en un 35%. La cuidadosa interacción de las diferentes materialidades de la madera podría producir el impacto visual deseado por los propietarios de los edificios para lograr un ambiente de iluminación que podría mejorar las cualidades espaciales arquitectónicas.

En resumen, los hallazgos demuestran que las diferencias en la ubicación de la madera y el tipo de acabado dentro de un entorno arquitectónico podrían causar distribuciones de luz diurna significativamente diferentes y efectos en el ambiente de iluminación. La distribución equilibrada del brillo tiene un impacto positivo en el estado de adaptación de los ojos, que se refleja en la agudeza visual o la sensibilidad al contraste. La distribución de la luminancia en la habitación también podría desempeñar un papel importante en los procesos de percepción y, por lo tanto, en el confort visual. El ambiente visual y el rendimiento visual también podrían verse afectados por el equilibrio de las sombras, el color de la luz y la dirección apropiada de la luz. Curiosamente, se determinó que el color del espacio cambia según la posición de los paneles de madera decorativos y su tipo. De hecho, la representación del color podría mejorar el reconocimiento adecuado de las tareas visuales y la sensación de bienestar de la gente al cumplir con las expectativas. La investigación proporcionó información detallada para la aplicación de un panel de madera de color oscuro en lo que respecta a su acabado y a su potencial para actuar como un espejo que refleje y amplíe visualmente una ventana. También exploró el impacto de los acabados brillantes que afectan a la percepción de un espacio.

Impacto de la localización de tipos de madera más oscura (Nogal) en los ambientes de luz diurna. a) Cantidad de luz para ambientes de suelo de color oscuro y b) cantidad de luz para ambientes de techo de color oscuro
Comparación del efecto del brillo en el brillo y el contraste usando HDR color falso imágenes en modo de escala de grises y patrones de histograma

 

 

Poirier et al. 2017:

Experiencing wooden ambiences with nordic light: scale model comparative studies under real skies.

Este estudio exploró el potencial de la luz natural para mejorar los ambientes interiores de madera. Los objetivos de este proyecto eran dos: primero, estudiar la diversidad de las condiciones del cielo del norte en términos de cobertura y grosor de las nubes, y segundo, evaluar los impactos de la diversidad de la luz natural en cinco modelos a escala de madera.

Conclusiones sobre la nubosidad del cielo y la posición del sol:

Los cielos nublados crearon atmósferas más frías, mientras que la luz solar matinal creó ambientes visuales más cálidos.

La luz del sol de la mañana creó atmósferas más cálidas para todos los tipos de acabados de madera, mientras que los rayos de sol de la tarde crearon ambientes más fríos, similares a los que se experimentan bajo un cielo nublado.

Los cielos nublados con una fina capa de nubes que permitían un hueco para el sol en los espacios interiores crearon ambientes visuales casi idénticos a los de los cielos despejados.

Conclusiones sobre las superficies interiores:

– En general, el valor del tono (color) de las superficies interiores teñidas de madera tuvo un impacto considerable en los ambientes visuales.

– El modelo A de madera gris de Cape Cod fue el único modelo que no experimentó un cambio notable en los ambientes visuales a lo largo del día.

El modelo C de madera de roble amarillento, el más brillante y con el menor contraste, fue notablemente diferente en términos de saturación y luminosidad a lo largo del día, dependiendo de las condiciones del cielo.

El valor de la tonalidad del suelo de roble produjo un mayor impacto que los techos para calentar visualmente un ambiente (Modelos B y D).

El modelo E de madera de nogal oscuro creó uno de los ambientes más contrastados y oscuros. Sus valores de tonalidad eran los más diferentes en términos de variaciones, dependiendo sobre las condiciones del cielo y la posición del sol.

El tono de la superficie de la madera parecía tener más impacto en la luminosidad y el contraste que el tipo de brillo.

– Las superficies de madera ayudaron a crear ambientes interesantes que cambiaron dependiendo de la la nubosidad del cielo y la posición del sol. Además, el grano de madera proporcionó un entorno más detallado y texturizado.



Valores de luminosidad y tonalidad de los cinco modelos a escala para (a) luz directa de un cielo claro, y (b) luz difusa de un cielo nublado
El modelo C (roble) y la variación de a) el ambiente visual a lo largo del día y b) la ligereza y los cambios de tono en las condiciones de la mañana, la tarde y el nublado
Modelo E (nogal oscuro) y (a) el ambiente visual a lo largo del día y (b) la luminosidad y los cambios de tono para las condiciones de la mañana y el nubarrón

El uso de materiales vegetales de rápido crecimiento es una gran oportunidad para almacenar una gran cantidad de carbono ahora, y así combatir el cambio climático. Edificios de viviendas, equipamientos o actividades, los 50 edificios biotecnológicos descritos en este libro fueron elegidos entre los 226 candidatos al Premio FIBRA, el primer premio mundial de arquitectura contemporánea de fibras vegetales. Hechas de bambú, paja, hojas de palma, corteza, hierbas del Mar del Norte o andinas, o incluso ladrillos de hongos, estos inspiradores ejemplos de 45 países fomentan el redescubrimiento de materiales abundantes y baratos, cuya transformación requiere poca energía.

Dominique Gauzin-Müller ha publicado dieciséis libros sobre arquitectura eco-responsable y urbanismo. Profesora honoraria de la Cátedra Unesco “Arquitecturas de la Tierra, Culturas Constructivas y Desarrollo Sostenible” y coordinadora del Premio TERRA y del Premio FIBRA, es la comisaria de la exposición itinerante asociada a este libro.

El Premio FIBRA está respaldado por amàco (el taller de materiales a construir), un centro de investigación y experimentación que explora las fibras vegetales y la tierra en su expresión material más simple y pura, y que potencia su potencial cuestionando la forma en que construimos y habitamos el planeta.

Referencia bibliográfica del libro:

Gauzin-Müller, Dominique, Architecture en fibres végétales d’aujourd’hui, ëditions Museo., septiembre 2019, 144 pp., ISBN-13: 978-2-37375-096-6.

En:

https://www.museo-editions.com/copie-de-habita-social-d-aujourd-hu

Este libro explora varias estrategias de representación digital que podrían cambiar el futuro de las arquitecturas de madera mezclando tradición e innovación. Compuesto por 61 capítulos, escrito por 153 autores procedentes de 5 continentes, 24 países y 69 centros de investigación, aborda el modelado digital avanzado, con especial atención a las soluciones que implican modelos generativos y valor dinámico, inherentes a la relación entre saber dibujar y cómo construir. Gracias al potencial de la informática, áreas como el diseño paramétrico y la fabricación digital están abriendo nuevas y apasionantes vías para el futuro de la construcción. Los capítulos del libro están divididos en cinco secciones que conectan el diseño digital de madera con los enfoques integrados y el diseño generativo; con la síntesis de modelos y la comprensión morfológica; con las lecciones aprendidas de la naturaleza y las exploraciones materiales; con la sabiduría constructiva y los desafíos relacionados con la implementación; y con las transfiguraciones paramétricas y las optimizaciones morfológicas.

Referencia bibliográfica del libro:

VV. AA., editores Fabio Bianconi y Marco Filipucci, Digital Wood Design – Innovative Techniques of Representation in Architectural Design, Springer, 2019, 1.535 pp., ISBN-13: 978-3-030-03676-8.

En:

https://www.springer.com/it/book/9783030036751

El diseño y la planificación del entorno construido tienen un impacto profundo y duradero en la salud. Hay un nuevo libro para los que estén interesados en hacer avanzar la agenda de la salud y el diseño. Se llama “Healthy Environments, Healing Spaces” y consiste en una colección de ensayos. El libro tiene un enfoque salutogénico (promotor de salud), y aborda una pregunta oportuna y crucial: “¿Cómo podemos diseñar, planificar y mantener ambientes construidos que fomenten la salud y la curación?“.

El libro discute una variedad de temas contemporáneos como la equidad en salud, las ciudades biofílicas, el diseño de instalaciones de salud, la salud ambiental, el envejecimiento en el lugar y la planificación de sistemas alimentarios. Está organizado en cuatro partes y contiene doce ensayos. La primera parte del libro incluye ensayos sobre “El diseño y la planificación de ciudades saludables“, la segunda parte trata sobre “El poder curativo del diseño biofílico“. La tercera parte explora una amplia gama de importantes estrategias de diseño bajo el subtema “Arte y arquitectura para la salud” y la cuarta parte aborda los retos de “Crear un sistema alimentario comunitario saludable“.

Los doce ensayos están escritos por destacados académicos y profesionales, y publicados por University of Virginia Press. El libro surgió de una conferencia organizada por el Center for Design and Health y editada por sus codirectores, Timothy Beatley y Reuben Rainey, junto con la alumna de la Escuela de Arquitectura de la UVA Carla Jones. En la parte de conclusiones del libro, los editores especulan sobre las direcciones futuras para el diseño y la planificación saludables, ofrecen algunas sugerencias sobre modelos futuros para diseñar edificios, vecindarios y ciudades saludables.

 

Referencia bibliográfica del libro:

Beatley, Thimoty et all., Healthy Environments, Healing Spaces. Practices and Directions in Health, Planning, and Design, University of Virginia Press, Charlottesville, EE. UU., mayo 2018, 296 pp., ISBN: 978-0-8139-4114-1 (papel).

En:

http://www.upress.virginia.edu/title/4988

Alguna vez nos hemos abrazado a los árboles sintiendo una conexión emocional. ¿Y a un pilar de hormigón? No. Pero el arquitecto Michael Green sí ha sido testigo de ver a la gente abrazarse a un pilar de madera de uno de los últimos edificios de madera de los que tanto se habla en Norteamérica. “Nunca he visto a nadie entrar en uno de mis edificios y abrazar una columna de acero o de hormigón. Pero en realidad he visto pasar eso en un edificio de madera“, dijo Green.

Ya se han publicado innumerables artículos, informes, posts, papers en diversos medios informativos sobre la construcción de edificios empleando el CLT (Cross Laminated Timber, madera contralaminada o, ¿contrachapado con esteroides?) en los últimos tiempos como para tener una comprensión del estado del arte actual. En este post se hará una recopilación de las ideas-fuerza que apuntalan el debate sobre la construcción con CLT, englobadas en diversas perspectivas: estructural, arquitectura, viento, seísmo, fuego, acústica, economía, bienestar, construcción, física de la construcción, envolventes, construcción modular, durabilidad, la sostenibilidad, la política, competencia y futuro.

Como el post será bastante largo, se publicarán sucesivas entregas y, en cada una de ellas, se explicarán una o más perspectivas.

Pero antes, una breve introducción:

Es increíble el desarrollo que está teniendo considerando el desarrollo de la industria global de CLT con la instalación de fábricas en Austria, Alemania, Suecia, Noruega, USA, Finlandia, Letonia, Japón, Suiza, Canadá, Australia, España, China, etc.

En Europa, se espera que el volumen de producción de 2016 se triplique hasta 2020; además, se prevén crecimientos considerables para América del Norte, Japón y Australia. El próximo año ya se romperá la marca general de 1 millón de m³ de CLT.

EL CLT es un invento francés, ya que fue desarrollado por el ingeniero francés Pierre Gauthier en 1947, la tecnología de la madera contralaminada es utilizada por primera vez por el arquitecto francés Jean Prouvé para fabricar tejados, tabiques y puertas sin marcos. Pero cayó en el olvido. A mediados de los años noventa, el gobierno austriaco financió un programa conjunto de investigación académica e industrial para desarrollar nuevas y más sólidas formas de madera “de ingeniería” para absorber la sobreoferta de madera del país. Entonces, la Universidad Técnica de Graz, Austria, inició una serie de experimentos. Los investigadores encolaron capas de tablones estándar perpendiculares entre sí, y descubrieron que alternando la dirección de la fibra se eliminaban/negaban efectivamente las imperfecciones y debilidades en cualquier tablón de madera dado (la madera es fuerte en la dirección de la fibra, pero débil en la dirección transversal). El resultado, conocido como madera contralaminada, es un panel de madera resistente y ligero con una alta estabilidad dimensional y capacidades portantes en más direcciones que la madera aserrada normal o la madera laminada. Por tanto, la fabricación de CLT supera la naturaleza anisotrópica de la madera.

 

Según un libro de Bruce King de reciente aparición, The New Carbon Architecture, Building Out of Sky (La nueva arquitectura de carbono, construyendo desde el cielo),  por primera vez en la historia, podemos construir casi cualquier cosa a partir del carbono procedente del CO2 en el aire, la luz solar y el agua, que, a través de la fotosíntesis, cultivan plantas que podemos transformar en materiales de construcción. Todas estas tecnologías emergentes, como el CLT, llegan junto con la creciente comprensión de que el llamado carbono incorporado de los materiales de construcción importa mucho más de lo que cualquiera pensaba en la lucha para detener y revertir el cambio climático.

The New Carbon Architecture Building Out of Sky

 

  • Estructural

Cuando se trata de sistemas estructurales, el peso importa. Por término medio, las estructuras de madera masiva pesan entre un tercio y una quinta parte de las estructuras de hormigón, a pesar de las capacidades estructurales equivalentes. Lo cual es positivo para la construcción en situaciones urbanas difíciles, por ejemplo, donde los ferrocarriles subterráneos, túneles de metro y servicios públicos municipales ponen límites a los edificios pesados y altos.

El CLT tiene hasta siete veces la resistencia del hormigón.

Se pueden alcanzar vanos comerciales de hasta 7 m sin necesidad de soportes intermedios. Para una carga residencial, los vanos indicativos son de 3,4 m para un panel de forjado de 3 capas de 105mm y 5,1 m para un panel de 175mm de espesor. Los intervalos se rigen tanto por la desviación como por la vibración.

La fluencia depende principalmente del tipo y duración de la carga aplicada, el nivel de tensión en la madera y los cambios en el contenido de humedad en servicio. La disposición ortogonal de las capas dentro de CLT la hace más propensa a deformaciones dependientes del tiempo bajo carga que los productos de madera lineales como la madera laminada encolada.

Un edificio construido con CLT es, aproximadamente, un cuarto del peso de una estructura de hormigón de igual tamaño, lo que significa que los cimientos no tienen que ser tan grandes. Pero la baja relación de amortiguación y la frecuencia natural fundamental de vibración de CLT requieren una cuidadosa consideración durante el diseño y la construcción.

En un edificio de CLT, las paredes interiores están hechas de paneles CLT. Estas y todos los paneles exteriores están unidos entre sí, por lo que la carga constructiva -el peso de todos los materiales, muebles, objetos y personas- se distribuye a través de la mayoría o de todos ellos. “Porque toda la estructura actúa en conjunto“, dice el arquitecto Thistleton,”consigues este camino de carga increíblemente complejo a través del edificio“. Ese complejo camino también ayuda a protegerse contra el colapso progresivo, cuando la pérdida de un elemento estructural hace que otros fracasen. Es relativamente fácil diseñar un edificio CLT de manera que, si se destruyera un elemento -quizás a causa de una explosión-, la carga que llevaba sería transportada con seguridad por los otros elementos.

El edificio Stadthaus – Waugh Thisleton Architects

La robustez:

La robustez de un edificio es muy importante. En pocas palabras, la robustez significa que nuestros edificios deben ser capaces de hacer frente a lo inesperado sin un fracaso dramático. Hay códigos de construcción en los que se especifica que se compruebe que la remoción teórica de los elementos portantes no causa el colapso de una parte significativa del edificio. El hormigón y el acero son materiales se comportan de una manera relativamente dúctil – esto significa que los elementos pueden ceder y someterse a movimientos significativos y compartir cargas fácilmente, lo que significa que la remoción de una columna, por ejemplo, no necesariamente significa que toda la estructura se derrumbe. La madera, por otra parte, no se comporta de esta manera y además está hecha de varias piezas separadas unidas entre sí, por lo que hay mucha menos capacidad inherente para redistribuir la carga.

¿Cómo diseñamos edificios robustos en madera? La solidez de un edificio de madera debe ser considerada al inicio del proyecto. Diseñar para la redundancia de elementos va a ser el método más simple de ganar en robustez y la introducción de elementos como vigas de borde alrededor de los forjados ayudará enormemente en este sentido.

El CLT puede ofrecer una serie de ventajas a la hora de considerar la robustez por su resistencia adicional y otros comportamientos estructurales únicos. La capacidad de los muros CLT para funcionar como vigas ofrece una enorme capacidad para resistir estos daños accidentales y un edificio de apartamentos CLT celular podría ser mucho más robusto que su equivalente en otros materiales.

En unas recientes pruebas de USDA y WoodWorks, unos edificios de CLT sobrevivieron a la segunda ronda de pruebas de explosión. Estas pruebas pretendían simular las condiciones asociadas a un edificio residencial o de oficinas de 5 pisos. Todas las estructuras permanecieron intactas bajo una carga explosiva significativa que sobrepasaba con creces su capacidad de diseño. Las tres estructuras permanecieron en pie después de la cuarta y más grande explosión, con la intención de llevar las estructuras más allá de su propósito de diseño. Mientras que se esperaba y observaba la ruptura del panel en todos los paneles frontales y laterales de la pared, los edificios mantuvieron la suficiente capacidad residual para permanecer intactos y seguros para entrar en ellos.

Blast Tests – Imagen de Woodworks

Las estructuras híbridas:

El acero, la madera y el hormigón tienen ventajas y desventajas naturales. Las estructuras sostenibles apuntan a utilizar una cantidad mínima de materiales y minimizar la huella de carbono incorporada. Las estructuras híbridas utilizan cada material donde son más eficaces, reduciendo el consumo global. El enfoque híbrido/compuesto es a menudo la solución más económica en términos de coste y huella de carbono. Unos informes del estudio Skidmore, Owings & Merrill (SOM) reconocen ese hecho y exploran cómo las estructuras de madera pueden beneficiarse de un enfoque híbrido.

  • Madera-hormigón: El espécimen falló en aproximadamente 82,000 libras, u ocho veces la carga de servicio del diseño. Como resultado, el equipo anticipa que la resistencia no será el factor limitado en el uso de un panel de piso compuesto, excepto en los casos en que se requiera “carbonización de la madera” para contribuir a la clasificación de fuego del sistema.

SOM – hormigón

  • Madera-acero: Un sistema de pisos compuestos para aprovechar las “capacidades superiores de grandes vanos” del acero y las “propiedades ligeras” del sistema de pisos compuestos de madera. El tamaño de la crujía del sistema compuesto modelado es todavía más grande. El edificio de acero y madera masiva podría construirse más rápido que un edificio con estructura de hormigón si los elementos híbridos fueran prefabricados, y que el edificio pesaría un 65 % menos que un edificio con estructura de hormigón comparable.

SOM – acero

El estudio también concluye que los dos tipos de edificios podrían ser comparables en costo (dentro de un 10 por ciento de cada uno), dependiendo de las especificaciones del proyecto y las condiciones actuales del mercado.

Hasta ahora, se han construido edificios de madera masiva que no son 100% madera. ¿Cuál es el papel del material no maderero en un edificio de este tipo?

El material correcto debe ser utilizado para la aplicación correcta. El acero es muy dúctil y la madera no. El hormigón es dúctil si tiene la proporción correcta de acero en el hormigón. Para las cosas que necesitan ductilidad, como los mecanismos de falla en un sistema de resistencia a la fuerza lateral, por ejemplo, se quiere una gran cantidad de ductilidad, que es donde el acero desempeña un papel importante. Eventualmente, veremos más sistemas laterales de arriostramiento de madera, pero por ahora ni siquiera tenemos un valor R, así que requiere mucho juicio de ingeniería, y eso hace difícil que la gente siga la ruta de usar madera masiva como un sistema lateral.

El hormigón es excelente como endurecedor, y los solados sobre forjados de CLT, NLT (Nail Laminated Timber) y DLT (Dowel Laminated Timber) limitan la deflexión y ayudan a proteger contra el fuego. Como mínimo, un recubrimiento de hormigón de 1 pulgada (24,5 mm) es útil para aumentar la masa de la estructura del piso para limitar la transmisión de sonido y el ruido de impacto a través del piso.

Edificio T3 – interior

  • Arquitectura:

En Europa, la madera se utiliza actualmente en cerca del 25% de la construcción residencial, frente al 5-10% de los años noventa.

En Europa, el CLT se ha utilizado principalmente para estructuras bajas, como edificios de apartamentos de dos pisos o complejos de oficinas y escuelas, en parte porque los códigos de construcción de muchos países restringen los edificios de madera a cuatro pisos.

Un edificio hecho de CLT es más fuerte que una estructura de entramado ligero convencional, en la que los montantes de 2×4 pulgadas y otros componentes relativamente pequeños están unidos entre sí por materiales como madera contrachapada/OSB y cartón-yeso.

Esa es una de las cosas que nos costó superar, que la construcción de paneles de madera es completamente diferente a la estructura de madera “, dijo el Sr. Thistleton. “Tiene más en común con la construcción prefabricada de hormigón.

 

Es poco probable que veamos torres de madera elevándose tan alto como los rascacielos de hoy en día. Pero eso deja muchas oportunidades. Incluso en las ciudades más grandes del mundo, sólo un puñado de edificios son más altos que 40 pisos. “Una gran parte del mercado es viable. Nueva York es una ciudad de edificios altos, pero no es tan alta “, dice William F. Baker, del estudio SOM. “Podríamos manejar la mayor parte de Manhattan.

No se cree que haya un límite de altura. La madera puede llegar a más de 100 pisos, como propuso Michael Green, no hay problema. Las cuestiones son menos técnicas que de códigos de construcción.

 

Lloyd Alter ha manifestado: “me pregunto si tal vez estemos en el punto en que esta competencia por ser la torre de madera más alta se está volviendo tonta, especialmente cuando los escandinavos son brillantes en el diseño de edificios medianos que tienen mucho más sentido en madera”. Thistleton y Waugh prefieren construir en altura media. Creen que es una tipología mejor para el CLT y la construcción en madera. Clare Farrow dice: “De hecho, el argumento de Andrew Waugh es que no necesitamos pensar necesariamente en rascacielos de madera en Londres, por muy seductor que sea el concepto, sino más bien en aumentar la densidad en general. Él está pensando más en términos de edificios de 10-15 pisos, que muchos creen que son la altura cómoda para los seres humanos. Lo que se necesita, argumenta, es una comprensión política más amplia del potencial de la ingeniería maderera.

Dalston Lane, del estudio Waugh Thisleton Architects, es el edificio CLT más grande del mundo. Una autopista y una vía de ferrocarril pasan por debajo de la obra. Esto significaba que el sitio estaba limitado debido a las restricciones de peso y los métodos de construcción tradicionales no eran viables. Las propiedades ligeras de CLT hicieron que se utilizaran cimientos más pequeños y se pudieran desarrollar dos pisos más de alojamiento en el sitio.

 

El auge de las viviendas de media altura:

Con el intenso crecimiento de la población en áreas urbanas alrededor del mundo, la madera es un medio sensible para la intensificación en parte porque minimiza las costosas interrupciones en las calles de la ciudad durante la construcción.

En Suecia, el Strandparken del promotor Folkhem, un complejo de viviendas de ocho pisos de 34 unidades, fue construido con CLT en siete meses, en gran parte porque el 80% del desarrollo fue prefabricado. Los bosques suecos tardan sólo un minuto en producir la madera (120 metros cúbicos) necesaria para la construcción del Strandparken.

Strandparken – un edificio de 8 pisos con 34 unidades construido por Folkhem – Suecia

Las viviendas de media altura, habituales en países como Suecia, se empiezan a ver en países como Canadá y EE.UU.  Los residentes de las ciudades canadienses de rápido crecimiento necesitan una “mayor diversidad” de opciones de vivienda. “Muchos consumidores actualmente ven la elección como una caja de zapatos en el cielo (torre de condominio) … o como una casa unifamiliar“, dijo Mike Collins-Williams, director de políticas de la Ontario Home Builders’ Association (OHBA). En ciudades como Toronto se intenta promover los desarrollos de gran altura, más rentable, particularmente a lo largo de los corredores de tránsito, para allanar el camino hacia la intensificación urbana.

 

Existe una tendencia creciente entre los promotores inmobiliarios de todo Estados Unidos de llevar el uso de la madera a nuevas alturas en edificios comerciales.

Una de las ventajas con los productos de madera masiva es que puede que no tengan una cifra en dólares unida al valor estético. Cada vez más, el público está buscando recursos sostenibles y renovables en la construcción, y -especialmente en el Pacífico Noroccidental- existe un fuerte atractivo para los edificios de madera natural expuestos. Esto es especialmente cierto en ciudades densas, donde la gente quiere sentirse conectada a la naturaleza. Cada vez más, el público está buscando esa sensación en los espacios que vive.

Un ejemplo es Arbora, en Montreal (Canadá), una construcción viable y asequible de media altura de oficinas creando una nueva tipología de lugares de trabajo de oficina, donde el aspecto único de una estructura de madera puede ofrecer una diferenciación en el mercado. La clave del éxito comercial de este edificio en un mercado inmobiliario competitivo de Montreal es la eficiencia del diseño y el reconocimiento de las propiedades estructurales inherentes a CLT desde el inicio de un proyecto. Hay aumentos de eficiencia en la replicación. El proyecto se organizó en torno a una retícula de 20 pies (6,096 m), un vano estructural y una dimensión ideal para el transporte de vigas y paneles. La consistencia de la rejilla permitió un proceso de fabricación eficiente y un tiempo de montaje in situ reducido.

Arbora – Imagen de Arbora

Un estudio realizado por la empresa consultora y de ingeniería Poyry y la New England Forestry Foundation muestra que el mayor potencial para la construcción con madera está en edificios de entre seis y catorce pisos, ya que también tiende a ser más económico construir con madera a esa escala.

 

El edificio Brock Commons[1], Vancouver, Canadá:

Como algunos de los primeros edificios pioneros de CLT son, en realidad, casi como un proyecto parcial de I+D disfrazado. La maduración de la construcción en madera masiva depende de la incorporación de los estándares CLT impulsados por la investigación en los códigos de construcción.

La clave para recibir las aprobaciones y realizar la viabilidad económica de la torre de madera fue un enfoque de diseño ‘mantenerlo simple‘ que hace que el edificio parezca ordinario -extraordinariamente ordinario- a través de la encapsulación de la estructura de madera con placas de yeso.

 

Sistemas constructivos en CLT:

La versatilidad de diseño es una característica del sistema constructivo CLT, sin embargo, cuando se aplica a edificios altos, los sistemas comunes presentan algunas limitaciones espaciales relacionadas con el gran número de tabiques divisorios estructurales, así como limitaciones relacionadas con las dimensiones de apertura.

En el caso de edificios con un número reducido de plantas, el CLT es un material muy atractivo y de gran calidad. La placa masiva e isotrópica permite una gran libertad durante el proceso de diseño, permitiendo diferentes formas de construcción en general, diferentes configuraciones espaciales y libertad en la ubicación de aperturas, formas y tamaño. Además, las propiedades de transferencia de fuerza de una estructura de placa permiten estructuras de piso con grandes luces (aproximadamente 7.5m), estructuras de pared que funcionan como vigas profundas, y las columnas pueden ser usadas como soportes sin vigas principales.

Sin embargo, cuando el CLT es el único material estructural de un edificio alto, la libertad de diseño sugerida anteriormente es limitada. Estructuralmente, el CLT ha sido mencionado como un buen material para construir edificios muy altos. Además, la construcción masiva se caracteriza por su comportamiento monolítico, basado en la distribución de muros portantes capaces de proporcionar a la estructura un mayor nivel de resistencia y rigidez.

Sin embargo, el edificio alto requiere la rigidez adecuada para responder a las fuerzas horizontales derivadas del viento o los peligros, lo que significa la necesidad de aumentar la masa de la estructura. Así, la construcción de CLT se refugió en un sistema súper masivo llamado construcción celular. En otras palabras, es un sistema en el que el CLT debe dar forma a todos los elementos estructurales del edificio.

La construcción celular ha sido aplicada recientemente en algunos edificios altos recientes exponiendo algunas limitaciones importantes asociadas a este sistema. Más allá de los requerimientos de rigidez, este tipo de sistema puede promover el colapso progresivo que requiere rutas de carga adicionales a través del aumento en el número de paredes estructurales. Al final, el edificio muestra una imagen exterior cerrada con pequeñas aberturas y espacios interiores excesivamente compartimentados. Esta última es la razón por la que los edificios altos típicos de CLT se han limitado esencialmente a edificios residenciales.

Conscientes de este obstáculo, los ingenieros y arquitectos comienzan en trabajar en nuevas soluciones capaces de ofrecer una mayor libertad a los diseñadores y satisfacer las necesidades reales de los clientes. Ya existen algunas propuestas para reducir el espacio de partición excesivo, como: ubicar núcleos reforzados y algunos sistemas estructurales híbridos. Las nuevas soluciones deben apostar por la exploración de la fuerza material, el fortalecimiento local de los puntos de apoyo y el aumento de la rigidez, para permitir resultados más audaces y creativos.

Obviamente, el futuro del CLT en el contexto urbano no debería basarse únicamente en edificios altos. Sin embargo, este tipo de edificios ha estado probando su potencial para ser una tipología bien difundida en las ciudades más densas.

En realidad, los edificios altos de CLT han sido apoyados principalmente por razones cualitativas, como las ventajas sostenibles, pero esta tipología no puede desarrollarse adecuadamente sólo en base a eso. Por lo tanto, los sistemas CLT deben buscar soluciones más económicas capaces de soportar edificios altos y soluciones arquitectónicas más exigentes.

Por último, hay que decir que la búsqueda de nuevos sistemas de construcción CLT debe seguir explotando adecuadamente las cualidades multifuncionales de la forma de placa CLT, generando nuevas formas de pensar, diseñar y construir con madera.

 

Dado que las metodologías de construcción de madera en masa se basan en sistemas de ensamblaje de piezas de los tipos de paneles y elementos estructurales producidos en serie, ha aumentado el interés de las empresas europeas y canadienses por construir viviendas de madera en masa de alta densidad. Estos experimentos tienen implicaciones positivas para muchas ciudades americanas que sufren de escasez de viviendas y largos tiempos de aprobación de proyectos. Waugh, de WTA, dice que el enfoque de WTA se basa en expandir la abundancia de viviendas disponibles a través de la construcción masiva de madera. “Diseñamos todo en nuestra oficina ahora como si fuera un proyecto de madera masiva. Los proyectos en hormigón son cada vez más raros“.

Waugh añadió:”La humanidad se está volviendo más urbana, por lo que la tarea principal de un arquitecto en el siglo XXI es desarrollar viviendas urbanas de alta densidad. En una era de cambio climático, le corresponde a usted [como diseñador] reducir la cantidad de carbono emitido. De nuevo, para nosotros, la madera masiva es una forma de hacerlo.

 

  • Viento

El sistema estructural híbrido de Brock Commons saca a la luz una valiosa lección: que por encima de ciertas alturas -diez a doce pisos- la ligereza de la construcción masiva de madera se convierte en un problema con respecto a las cargas de viento. La falta de masa física en las partes más altas de una torre de madera prototípica provoca un aumento de la desviación de las cargas de viento. Lo cual implica que los diseñadores tienen que desarrollar nuevas estrategias de construcción masiva para limitar la carga de viento.

Una solución es la que tiene el edificio Mjøstårnet, en Noruega, en construcción. Como dice Rune Abrahamsen, director de Moelven Limtra, “Es principalmente el ancho lo que determina la altura con la que podemos construir un edificio de madera. A mayor anchura, el edificio se balancea menos. Un edificio más ancho no supondría ningún problema para construir a más de 100 metros de altura, e incluso a 150 metros o más….. La principal cuestión en la construcción es la ligereza del marco de madera, que puede oscilar hasta 140 milímetros en la parte superior ante los fuertes vientos de la región. Para eliminar este problema, se utilizarán losas de hormigón en los siete pisos superiores para aumentar el peso hacia la parte superior y ralentizar el balanceo. El edificio también será anclado al suelo con pilotes de hasta 50 metros de profundidad.”

 

  • Seísmo

Las fuerzas sísmicas son proporcionales al peso de una estructura, y la madera es sustancialmente más liviana que el acero u hormigón y disipa la energía del temblor más fácilmente que las estructuras de acero. Dado que los edificios más ligeros tienen menos inercia, el potencial de sacudidas catastróficas disminuye.

Con el CLT, todo gira como un cuerpo rígido bajo esfuerzos sísmicos. Los paneles no se deforman lo suficiente como para disipar energía y absorber la carga directamente en ellos.

Los proyectos CLT de más de diez pisos a menudo son híbridos con núcleos de hormigón o acero para la resistencia lateral. Se obtiene lo mejor de ambos materiales. Sin embargo, agregar sistemas laterales de concreto o acero, como en el Brock Commons y en el Carbon12, respectivamente, requiere múltiples oficios en la obra y despilfarra la velocidad de construcción de CLT. Las avanzadas “tecnologías disruptivas” comunes en Japón (base o aislamiento entre pisos usando deslizadores, balancines o dispositivos de amortiguación) requieren una revisión especial. Para los edificios de madera muy altos, de 20 pisos o más, hay quien cree que exige un modelado basado en el rendimiento en lugar de tablas prescriptivas y “siempre requerirá revisión, al menos en nuestra vida“.

 

Para 2017, hay principalmente dos enfoques para construir edificios de madera en masa:

1) Construcción tipo plataforma con muros de carga CLT similar al edificio Forte en Melbourne, Australia.

2) Combinando el sistema de gravedad de madera (diafragma CLT/NLT + entramado pesado de madera) con el sistema lateral tradicional de acero u hormigón, como el edificio T3 en Minneapolis.

 

La opción (1) comparte la misma limitación arquitectónica que la construcción de entramado ligero que es difícil de lograr si el forjado es abierto (o reconfigurable).

La Opción (2) se originó por la falta de disposiciones de diseño sísmico para el sistema lateral de madera masiva en el código de construcción actual (por lo tanto, los diseñadores utilizarán sistemas existentes que no sean de madera).

Es relativamente fácil ver la necesidad de un plan de piso abierto en la construcción masiva de madera. Porque esta característica ayuda a empujar la construcción de madera masiva en el mercado de la construcción comercial de edificios donde la construcción de madera con marco ligero no es muy competitiva.

Si los edificios de madera masiva continúan utilizando los sistemas laterales de hormigón o acero que cumplen con los códigos existentes, el daño a estos edificios será similar al de los edificios de hormigón y acero, lo cual es muy costoso. Entonces, ¿qué pasa si los edificios de madera masiva pueden volverse a prueba de terremotos usando un nuevo sistema lateral basado en madera? Esta es la motivación clave del proyecto de investigación de Katerra.

 

El tets de Katerra:

El pasado día 27 de julio, una empresa estadounidense, Katerra, probó un diseño CLT en una gran plataforma de sacudidas en la Universidad de California en San Diego para ver cómo manejaría las fuerzas producidas por un terremoto de magnitud 6.7, lo mismo que en el terremoto de Northridge de 1994 en el área de Los Ángeles. Ya se sabía que la madera es uno de los materiales más adecuados para la construcción resistente a terremotos debido a su peso ligero y resistencia al cizallamiento a través de las fibras, pero mucho depende de cómo se sujetan los paneles de madera.

La plataforma de Katerra – Imagen de Katerra

Katerra ha diseñado un nuevo tipo de sistema de muro resistente al cizallamiento en seísmos, con un conector con ranuras largas en lugar de ser un conector de placa sólida. También hay un mecanismo de balanceo en la base de cada panel, que permite que el edificio absorba energía y se flexione horizontalmente. Los resultados dicen que: bajo una intensidad media, el sistema no sufrió daños; y bajo una intensidad grande y extrema, se produjeron daños, pero sólo en los dispositivos de conexión.

Detalles – imagen de Katerra

En conjunto, el CLT se desempeñó tan bien como el acero o el hormigón. Sin embargo, en caso de un terremoto, el sistema de muro de Katerra permite que los dispositivos de conexión dañados en el edificio sean retirados y reemplazados, a menudo en cuestión de horas, en lugar de desmontar toda la estructura, algo que no es posible con acero u hormigón.

Su objetivo es poner a prueba un edificio de diez plantas para 2020.

los investigadores están estudiando el comportamiento de los sistemas de seguridad sísmica a escala real hechos de materiales de madera avanzados, incluyendo paredes basculantes (rocking walls), que se pueden balancear durante un temblor.

En los sistemas de paredes basculantes, las paredes de madera en masa verticales se conectan a los cimientos mediante barras postensadas que corren a través del piso y disipadores de energía de acero en forma de U especiales. Las barras permiten que la pared se balancee durante un terremoto y que vuelva a su posición original vertical, minimizando la deformación y el daño estructural resultante.

Los códigos de construcción actuales de seguridad sísmica apuntan a garantizar la seguridad humana en grandes terremotos, permitiendo que los edificios permanezcan en pie el tiempo suficiente para que los ocupantes puedan salir ilesos. Los códigos de construcción, sin embargo, no necesariamente aseguran que los ocupantes tengan un edificio al que regresar. El diseño de edificios que se espera que vuelvan a estar en servicio poco después de un terremoto grande, y con costos mínimos de reparación, se conoce como diseño para resiliencia a terremotos.

 

En este enlace, se puede visualizar en un gráfico 3D interactivo cómo se ha construido el edificio Framework. Pulsando en el icono de ‘Comments’ se pueden ver los detalles sobre los 8 muros basculantes post-tensionados.

Rocking wall – imagen de Structrure Craft

En la siguiente parte se tratarán las siguientes perspectivas: el fuego, la acústica, la economía y el bienestar.

 

 

 

[1] Una curiosidad, en breve, el edificio de madera más alto de mundo será el Mjøstårnet, que se construye en Brumunddal, Noruega, superando al Treet, en Bergen, también en Noruega. Y no el Brock Commons, en Vancouver, Canadá, o el Ho-Ho, próximamente en Viena, Austria, ya que son unos edificios híbridos de madera y hormigón. Es un debate que se superará en breve por el CTBUH (Council On Tall Buildings And Urban Habitats) al definir una norma internacional de lo que debería llamarse un edificio de madera.